CN101794829A - 光伏模块 - Google Patents

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Abstract

为了将接触条(8)紧固至光伏模块的后电极层(4)，在后电极层(4)的外侧上设有含锡、铜和/或银的接触层(12)。随后，在连接表面上设有钎料(17)的接触条(8)通过软钎焊被连接至后电极层(4)。接触层(12)使得获得了后表面封装材料(13)的良好的结合性。屏障层(11)防止锡钎料与后电极层(1)的各层(9、10)的合金形成。

Description

光伏模块
技术领域
本发明涉及根据权利要求1前序部分的光伏模块以及用于将接触条紧固至这种模块的方法。
背景技术
为了允许收集由光辐射所产生的电荷载体并利用它们的能量，接触条被紧固至光伏模块的各个单元的后电极层。接触条与后电极层的接触可以以不同的方式实现，例如通过粘合、软钎焊、焊接。软钎焊比粘合优选，这是因为软钎焊不仅导致更稳定的机械和电连接、还在加工工程方面明显是简单的。
在接触条借助于软钎焊连接被紧固至后电极层时，后电极层的连接表面、即端接表面必须包括可软钎焊的材料。为此目的，已知的光伏模块大体上具有位于后电极层上的镍钒层。
尽管软钎焊连接可以利用含铅的钎料被产生，但是加工窗口非常小，从而甚至加工流中的小变化、例如温度差异或者钎料层的厚度的小差异可以导致瑕疵焊点并因而导致瑕疵模块、尤其是薄膜太阳能模块(太阳能电池)。在无铅的钎料使用之后，软钎焊加工更加困难地控制，从而几乎毫无例外地导致了瑕疵模块。
然而，考虑到REACH Regulation以及用于保护健康和环境的、已经将光伏模块禁用铅的其它法律规定，无铅钎料的使用在光伏模块的生产中是特别令人感兴趣的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光伏模块的后电极层与接触条之间的软钎焊连接，而这种软钎焊连接可以在不太窄的加工窗口中利用无铅的和含铅的钎料无瑕疵地产生。
该目的根据本发明利用根据权利要求1的光伏模块以及根据权利要求17的方法实现。从属权利要求提出了本发明的有利的实施例。
根据本发明，在后电极层的外侧上、即在其背离光伏模块的入射光侧的后侧上设有薄的含锡、铜和/或银的接触层。接触层的层厚大体上至多500nm，并且优选至少是1nm。特别优选地，接触层的层厚至少是10nm并至多100nm，特别为15至50nm。
然后，接触条可以通过软钎焊的方式被紧固至预处理的含锡、铜和/或银的接触层。为此目的，在接触条的至少朝向后电极层的连接表面上设有钎料，因而在软钎焊之后，在接触条与后电极层之间产生钎焊连接。
含锡、铜和/或银的接触层可以由(未合金化的)锡、铜或银或者由锡合金、铜合金或银合金组成。因为特别地锡或锡合金容易在表面上空气氧化，所以含锡层还可以以至少部分氧化的形式设置。含锡层的锡含量优选至少为10％的重量百分比，特别地为超过50％的重量百分比。以同一方式，含铜或银的接触层的铜含量或银含量优选至少为10％的重量百分比，特别地为超过50％的重量百分比。铜合金和银合金同样可以至少部分地被氧化。同样的方式可以应用于纯铜并可选地应用于纯银。
含锡、铜和/或银的层优选通过PVD处理、即物理气相沉积被施加，特别地通过磁控溅射被施加。在这样做时，锡或锡合金可以与氧反应地被溅射为锡氧化物(SnOx)。
后电极层具有由例如铝、银、铜和/或铬的金属组成的一个或多个层。含锡、铜和/或银的接触层然后在背离半导体层的太阳能单元的侧部上被施加至后电极层的层端接层结构。因而，后电极层的层端接层结构可以例如是一保护层，该保护层由镍-钒合金或碲组成。
本发明的接触层允许后电极层非常好地被软钎焊。也就是说，接触层有助于后电极层的可湿性(wettablility)以及可软焊性，而这都利用了含铅的和不含铅的钎料。这导致了更加稳定的与瑕疵更少的软钎焊加工。也就是说，后电极层的更好的可湿性意味着为了进行软钎焊供应更少的能量，因而允许降低软钎焊的温度和/或软钎焊的时间。另外，更短的软钎焊的时间允许减少加工时间。本发明还允许利用无铅钎料产生无缺陷的钎焊连接。此外，在使用含铅钎料时可以更好地控制加工。
接触条大体上具有1至5mm的宽度以及20至500μm、尤其50至200μm的厚度。所述接触条大体上由金属(尤其铜、铝或银)或者所述金属的合金、可选还有钢组成。
接触条至少在朝向后电极层的连接表面上设有钎料层。然而，接触条大体上在整个周边上涂覆有钎料。钎料层的厚度可以是5至50μm、尤其10至30μm。设有钎料层的接触条可以通过热掺杂工艺制造，在所述热掺杂工艺中，接触条被连续地引导经过熔融的钎料。
钎料可以是含铅的或无铅的软钎料。含铅钎料可以例如包括含铅锡钎料、即含铅锡合金，并且无铅锡钎料可以是无铅锡合金、尤其是来自锡/银、锡/铜或锡/银/铜的合金。
根据本发明，任何公知的钎焊(软钎焊)方法可以被用于将接触条连接至后电极层。也就是说，可以例如实现通过与高温媒介接触的热学焊接、超声波焊接或激光焊接。然而，特别优选的是采用感应钎焊方法，借助于所述方法接触条被供能；尤其是采用高频感应钎焊。
光伏模块可以由基于半导体晶片的薄膜太阳能单元或晶体太阳能单元组成。
薄膜太阳能单元在模块的光入射侧上具有透明的非导电的基板、例如玻璃板，在所述基板上依次设置前电极层、至少一个半导体层以及后电极层。光伏模块的各个单元大体上串联连接。为此目的，前电极层、半导体层和后电极层通过分开的线形成图案。接触条然后被软钎焊至将用于电流收集的单个单元。
本发明的光伏薄膜模块的前电极层具有例如50至100nm的厚度并优选由透明的、导电的金属氧化物组成，尤其是氧化锌或氧化锡，例如掺杂铝的氧化锌、铟锡氧化物或例如掺杂氟的锡氧化物。半导体层可以由非晶(amorphous)、微结晶(micromorphous)或微晶(microcrystalline)硅组成。然而，半导体层还可以是复合半导体层，例如诸如碲化镉的II-VI半导体、诸如砷化镓的III-V半导体或者诸如硒化铟铜的I-III-VI半导体。
本发明的模块的薄膜太阳能单元的后电极层在朝向半导体层的侧部上具有中间层，其中所述中间层由透明的、导电的金属氧化物、尤其氧化锌组成，优选作为扩散屏障并用于改进反射性能。然而，其它透明金属氧化物也可以被使用，例如氧化锡或铟锡氧化物。
包括反射层的后电极层具有100至500nm、尤其200至300nm的层厚。金属反射层例如由铝、银、铜和/或铬或者所述金属的合金组成。同样，所述金属反射层可以由多个由不同材料组成的副层构成，例如，第一层由朝向半导体层的银组成，铝层作为第二层施加至所述第一层以形成用于将反射入射到后电极层上的光并使其不由半导体层吸收的反射层。反射层的厚度可以是50至300nm。
在例如基于非晶、微结晶或微晶硅或者碲化镉还有结晶晶片的太阳能模块中，为了后表面封装，在后电极层上层叠有例如EVA嵌装箔片，其具有玻璃板(所谓的玻璃/玻璃层叠板)或者至少一个附加的箔片(所谓的玻璃/箔层叠板)。在这样做时，嵌装箔片在之前通过粘合或软钎焊而设有接触条的后电极层上直接层叠。
然而，嵌装箔片、尤其EVA箔片通常具有针对后电极层的不令人满意的结合性，从而必须采用底料。然而，底料的使用是有代价的、复杂的并生态学上不可靠的。例如，对于某些嵌装箔片而言，例如快速交联或所谓的“快固化”EVA箔片，甚至底料也不会导致令人满意的结合。
令人吃惊地，已经证明后表面封装材料与本发明的接触层的良好结合无需使用底料、甚至利用快速交联嵌装箔片就可以实现。
由于太阳能单元在后表面封装材料的交界面上的本发明的含锡、铜和/或银的层，所以接触条因而可以通过软钎焊一方面被良好地固定，并且另一方面后表面封装材料与后电极层的优异结合被获得，优选，根据FINAT结合对应于大于5N/cm、尤其大于10N/cm的拉伸剥离力(在同一平面内以90°剥离)。
底料可以完全被省略，即使位于含锡、铜和/或银的层的交界面上的嵌装箔片由所谓的“快固化”EVA箔片组成，即对于全交联而言仅仅需要传统的“标准固化”EVA箔片的加工时间的一小部分的EVA箔片。
嵌装箔片、尤其EVA、PVB、聚烯烃或硅箔片可以被用于层叠附加的玻璃板，从而在光伏模块的基板由玻璃组成时，玻璃/玻璃层叠板出现；或用于层叠一个或多个附加的塑料箔片，从而在基板由玻璃组成时，形成玻璃/箔片层叠板，因而所述附加的箔片用于保护光伏模块免受大气影响，即作为机械保护或者保护免受水蒸气、光等影响。
塑料箔片可以例如由诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的缩聚物或者诸如聚氟乙烯的含氟碳氢聚合物组成，后者例如由DuPont公司的商标“Tedlar”的商品获得。
本发明的可软钎焊的接触层同时用作为用于后电极层的反射层的保护层。在银、铜或其它可软钎焊的材料或者材料的组合或者合金被用于反射层时，在软钎焊加工的过程中可以出现锡钎料与后电极层的某些或所有层以及甚至半导体的完全混合(合金化)。此外，这使得非常大的能量输入到半导体、下方的前电极层以及基板中。除了锡钎料以外，金属反射层的背离半导体层的侧上的其它金属层还可以与金属反射层合金化。这导致了多处瑕疵、例如短路；分层；基板缺陷、例如裂缝、掉皮等，并因而导致比例增加的废品或者质量降低的模块。
由于后电极层的各层直至半导体层的合金化所导致的软钎焊差错的出现以及所导致的大能量进入到半导体层、前电极层以及基板中根据本发明可以通过一屏障层抵消，其中所述屏障层由在接触层与金属反射层之间设置的与钎料和/或金属反射层合金化的材料组成。
优选地，与钎料合金化的屏障层由以下金属中的一种的或合金的至少一个层组成，其中所述金属为：钛、锆、铪、铝、钒、钽、铌、铬、钼、钨、锰和铁；所述合金为所述金属中的至少两种金属的合金，或所述合金为所述金属中的至少一种金属与至少一种附加的金属的合金，而在后一种情况中所述金属中的至少一种金属在重量上占主要成分。屏障层的厚度优选至少是5nm、尤其至少是10nm。
不与金属反射层合金化的屏障层优选由导电金属化合物组成。金属化合物例如可以是碳化物、硅化物、氮化物或硼化物。然而，优选的是对于不与金属反射层合金化的屏障层采用金属氧化物。
所使用的金属氧化物尤其是还发现用于透明前电极层的金属氧化物。这些金属氧化物尤其是掺杂的氧化锌或氧化锡，例如掺杂铝的氧化锌、掺杂氟的氧化锡或铟锡氧化物。
由不与反射层合金化的材料所组成的屏障层的厚度优选是2至500nm、尤其是20至200nm。
屏障层确保了，在软钎焊后，后电极层的各个层不与锡钎料合金化，并因而造成对半导体层以及前电极层或基板的损害。模块由于软钎焊加工所造成的输出损失因而被防止。
为了制造光伏模块，在透明基板上沉积有作为功能层的透明的前电极层、半导体层和后电极层，它们通过分开的线形成图案，以形成串联连接的单元。
金属后电极层可以利用激光器形成图案，其中所述激光器的光由半导体层吸收。由于激光器的激光束，位于激光焦点上的半导体材料蒸发，使得后电极层在焦点所在的区域被烧尽。然而，如果后电极层的材料不完全烧尽，并且碎片和类似的金属材料仍附着在其上，则在前与后电极层之间的分开的线中可以出现短路并且因而模块的输出损失。
然而，在不与金属反射层合金化的屏障层由金属化合物组成时，其中所述金属化合物即金属氧化物、例如氧化锌和/或氧化锡，用于激光形成图案的后电极层脆弱以使得激光束进入到模块的半导体层中的能量输入导致了上方的电极层的完全的烧尽。这防止了由于由分开的线中的金属反射层材料所组成的未烧尽的碎片或类似部分所导致的短路。
为了对后电极层形成图案，有利的是采用发出可视范围内的激光的激光器，例如掺钕固态激光器、尤其掺钕钒酸钇激光器(Nd:YVO4激光器)或掺钕钇铝石榴石激光器(Nd:YAG激光器)，其具有532nm第二谐波波长的激光。
后电极层的图案形成优选以脉冲激光操作的方式、例如利用调Q(Q switch)方式实现。也就是说，激光器优选是CW操作方式的激光器或调Q激光器。各激光焦点可以直接彼此靠近地重叠。然而，例如还可以利用掺钕固态激光器的355nm的第三谐波波长或者利用其1064nm的基础波实现后电极层的激光图案形成。
例如，可以将具有1064nm波长的激光辐射光透过透明的基板引入到前电极层上，所述前电极层因而热学加热，从而上方的半导体层与后电极层被一起热学去除，并且因而实现了后电极层的图案形成。
除了掺钕激光器以外，还可以利用在红外或可见范围内发光的激光器，例如掺镱激光器，其具有1070nm的基本波长、优选具有基本波长的双倍或三倍频率。
尽管在后电极层的图案形成之后在半导体层中形成附加的分开的线，但是它们实际上并不影响光伏模块的输出。
为了对后电极层形成图案，激光束可以被直接引入到后电极层上。然而，后电极层的图案形成优选利用一透过透明基板引入到半导体层上的激光束实现。
优选通过溅射的方式实现半导体层涂覆有后电极层。
在这样做时，后电极层的所有副层通过溅射的方式被施加至半导体层，即金属反射层、屏障层、任何附加的层，直至最后的接触层在半导体层的远侧上端接后电极层。因而，后电极层可以在连续的加工中无需任何破坏真空同时利用溅射地被产生。
附图说明
此后，本发明将例如参照附图更加详细地说明本发明。附图示意性地示出了：
图1是光伏薄膜模块的一部分的剖视图；
图2是根据图1的模块的半导体层上的层结构的放大图；
图3是在通过软钎焊紧固接触条之前光伏模块的太阳能单元的纵向剖视图；
图4是改型的光伏薄膜模块的一部分的剖视图；并且
图5是根据图4的模块的后电极层的层结构的放大图。
具体实施方式
根据图1，在大面积透明基板1、例如玻璃板上设有前电极层2，所述前电极层例如由掺杂的氧化锡组成，例如由非晶硅组成的半导体层3被施加至所述前电极层。后电极层4被施加至硅半导体层3。
模块包括单独的串联的单元C1、C2、C3、C4。为此目的，前电极层2通过分开的线5形成图案，硅半导体层3通过分开的线3形成图案，并且后电极层4通过分开的线7形成图案。条形单元C1、C2、C3、C4垂直于电流方向延伸。单元C1被构造成用于电流收集。为此目的，接触条8被软钎焊至单元C1的后电极层4。
根据图2，后电极层4包括朝向半导体层3的金属氧化层9、施加至所述金属氧化层的金属层10、金属屏障层11以及接触层12，其中所述金属氧化层9例如由氧化锌组成，所述金属层10例如由铝、铜、银和/或铬并同时形成反射层，所述金属屏障层11由不与钎料17(图3)合金化的材料组成，所述接触层12例如由氧化锡组成。
在后电极层4上层叠有后表面封装材料13。后表面封装材料13包括嵌装箔片14，其中所述嵌装箔片例如是EVA、PVB、聚烯烃或硅嵌装箔片，保护层15、例如玻璃板和/或一个或多个例如由PET组成的箔片与所述嵌装箔片一起层叠到光伏模块上。
根据图3，借助于软钎焊连接而紧固至太阳能单元1的后电极层4的接触条8由金属条16形成，其中所述金属条16例如由铜组成，在所述金属条的两侧上、即在朝向后电极层4的连接表面和相反的表面上涂覆有钎料17。
为了进行软钎焊，接触条8根据箭头18而与太阳能单元的接触层12接触，因而接触条8通过电感(感应)的方式被加热。
在半导体层3通过结晶半导体晶片被形成时，后电极层具有相应改变的结构。
根据图4的薄膜模块与根据图1的不同之处明显仅仅在于，后表面封装被省略并且后电极层4中的分开的线7也延伸穿过半导体层3。
根据图5，后电极层4包括朝向半导体层3的金属氧化层9、施加至所述金属氧化层的反射层10、脆弱导电层20以及接触层12，其中所述金属氧化层9例如由氧化锌组成，所述反射层10例如由银副层10a和铝副层10b组成，所述导电层20例如由诸如氧化锌的金属氧化物组成，所述接触层12例如由氧化锡或铜组成，而接触条8软钎焊至所述接触层12。
如图4右侧所示，为了在后电极层4中形成分开的线7，采用了激光器，所述激光器的激光束21利用透镜22穿过透明基板1和前电极层2聚焦到半导体层3上。激光辐射因而加热半导体层3，实际上使得半导体层蒸发或者使其被加热从而上层的后电极层4在该区域内被烧尽并因而形成分开的线7，其中所述激光的波长是在半导体层3的强烈吸收的光谱范围内，例如为532nm。后电极层4中的分开的线7因而还延伸到半导体层3中。然而，这实际上并不影响光伏模块的输出。
以下的实施例将用于进一步说明本发明。
例1
由镀锡的铜条组成的接触条被软钎焊至光伏模块，其中所述光伏模块包括由氧化锌组成的后电极层(层厚90nm)；铝层(250nm)；镍钒层(50nm)，其中表面氧化的锡(Sn)层(20nm)已经通过溅射的方式被施加至所述镍钒层。随后，快速固化的EVA嵌装箔片被施加。
用于将嵌装箔片从光伏模块剥离的拉伸剥离力(强度)通过FINAT测试方法(剥离角度90°)被确定，也就是通过根据IEC 61646的湿热测试但是在2300小时的提高的时间跨度之后被确定。此外，接触条的软焊性被确定。
对比例2
例1被重复，但是锡层被省略。实际上，底料(primer)在层叠之前被施加。
对比例3
对比例2被重复，但是锡层和底料这两者被省略。
 端接层   拉伸剥离力   软焊性
  例1  没有底料的Sn   17N/cm   是
  对比例2  具有底料的NiV   1N/cm   是
  对比例3  没有底料的NiV   1N/cm   是
例2至4
采用了薄膜太阳能单元，它们已经通过在后电极层的端接镍钒层上进行磁控溅射而设有层厚≤7nm、20nm和35nm的锡层。在利用了具有由无铅钎料组成的涂层的接触条之后，以下的剥离值在不同的软钎焊时间之后得出。
Figure GSA00000012811500101
可以看出，在20或35nm的锡层的层厚获得了接触条的高剥离值，实际上甚至对于35nm的层厚在0.7秒的非常短的软钎焊时间之后也可以获得。

Claims (29)

1.一种光伏模块，其包括后电极层(4)，接触条(8)借助于软钎焊连接而被紧固至所述后电极层，其特征在于，在所述后电极层(4)的朝向所述接触条(8)的外侧上设有含锡、铜和/或银的接触层(12)。
2.根据权利要求1所述的光伏模块，其特征在于，所述接触层(12)的层厚是1至500nm。
3.根据权利要求1或2所述的光伏模块，其特征在于，所述接触层(12)的层厚是10至100nm。
4.根据权利要求1所述的光伏模块，其特征在于，所述含锡、铜和/或银的接触层(12)由所述金属与至少一种附加金属的合金组成。
5.根据权利要求1所述的光伏模块，其特征在于，所述接触层(12)是含锡层，其由至少部分氧化的锡和/或至少部分氧化的锡合金组成。
6.根据权利要求1所述的光伏模块，其特征在于，所述接触条(8)涂覆有层厚5至50μm的钎料(17)。
7.根据权利要求1或6所述的光伏模块，其特征在于，所述钎料(17)是锡钎料。
8.根据前述权利要求任一所述的光伏模块，其特征在于，所述后电极层(4)包含金属反射层(10)，并且在所述接触层(12)与所述金属反射层(10)之间设置屏障层(11、20)，其中所述屏障层由不与所述钎料(17)和/或所述金属反射层(10)合金化的材料组成。
9.根据权利要求8所述的光伏模块，其特征在于，所述不与钎料(17)合金化的屏障层(11)在所述后电极层(4)内设置在背离所述接触条(8)的接触层(12)的侧部上。
10.根据权利要求8或9所述的光伏模块，其特征在于，所述不与钎料(17)合金化的屏障层(11)是金属屏障层，并由以下金属之一的至少一个层组成：钛、锌、铪、铝、钒、钽、铌、铬、钼、钨、锰、铁、镍和碲，或者由所述金属中的至少两种金属构成的合金，或者所述金属中的一种金属为主要成分的情况下与至少一种附加的金属构成的合金。
11.根据权利要求10所述的光伏模块，其特征在于，所述金属屏障层(11)的层厚至少是5nm。
12.根据权利要求8所述的光伏模块，其特征在于，所述不与金属反射层(10)合金化的屏障层(20)由导电金属化合物组成。
13.根据权利要求12所述的光伏模块，其特征在于，所述由导电金属化合物组成的屏障层(20)具有2至500nm的层厚。
14.根据权利要求12所述的光伏模块，其特征在于，所述导电金属化合物是金属氧化物。
15.根据权利要求14所述的光伏模块，其特征在于，所述金属氧化物是锌氧化物和/或锡氧化物。
16.根据权利要求8至15任一所述的光伏模块，其特征在于，所述金属反射层(10)具有50至500nm的层厚。
17.根据权利要求8至16任一所述的光伏模块，其特征在于，所述金属反射层(10)包括至少一个由银、铝、铜和/或铬或所述金属的合金组成的层(11、12)。
18.根据前述权利要求任一所述的光伏模块，其特征在于，所述光伏模块包括后表面封装材料(13)，其中所述后表面封装材料覆盖含有所述接触条(8)的后电极层(4)。
19.根据权利要求1所述的光伏模块，其特征在于，所述后表面封装材料(13)由至少位于与所述接触层(12)交界的嵌装箔片(14)形成。
20.根据权利要求19所述的光伏模块，其特征在于，所述嵌装箔片(14)是由EVA(乙基醋酸乙烯)、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、聚烯烃或硅组成的箔片。
21.根据权利要求19或20所述的光伏模块，其特征在于，所述后表面封装材料(13)除了所述嵌装箔片(14)以外还包括保护层(15)，所述保护层在所述嵌装箔片(14)的与所述后电极层相反的侧部上设置。
22.根据权利要求21所述的光伏模块，其特征在于，所述保护层(15)由玻璃和/或至少一个塑料箔片组成。
23.根据权利要求22所述的光伏模块，其特征在于，所述塑料箔片由聚缩物或含氟碳氢聚合物组成。
24.一种用于通过软钎焊连接而将接触条(8)紧固至光伏模块的后电极层(4)的方法，其特征在于，在所述后电极层(4)的外侧上设有含锡、铜和/或银的接触层(12)，并且至少在连接表面上设有钎料(17)的所述接触条(8)通过软钎焊的方式连接至所述接触层(12)。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述接触层(12)和/或屏障层(11)通过物理气相沉积的方式被沉积。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所应用的物理气相沉积方法是磁控溅射。
27.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，感应钎焊方法被采用。
28.根据权利要求24或27所述的方法，其特征在于，设置一接触条(8)，其中所述接触条至少在连接表面上设有层厚5至50μm的钎料(17)。
29.根据权利要求24或28所述的方法，其特征在于，设置一设有无铅钎料(17)的接触条(8)。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102806429A (zh) * 2011-05-30 2012-12-05 日立电线株式会社 无Pb焊料、焊料被覆导体以及使用该无Pb焊料的电气部件
CN104037255A (zh) * 2013-03-05 2014-09-10 安科太阳能股份有限公司 太阳能电池互连组件及其制造方法
CN107516704A (zh) * 2012-05-17 2017-12-26 晶元光电股份有限公司 具有反射电极的发光装置

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009056572B4 (de) 2009-12-01 2014-10-23 Manz Automation Ag Verfahren zum zumindest bereichsweisen Entfernen einer Schicht eines Schichtenstapels
DE102010039880A1 (de) * 2010-08-27 2012-03-29 Tesa Se Verfahren zur Kontaktierung von Solarmodulen
DE102010049976B4 (de) * 2010-10-18 2017-02-02 Universität Stuttgart Solarzelle mit texturierter Elektrodenschicht und Verfahren zur Herstellung einer solchen
US20120222739A1 (en) * 2011-03-02 2012-09-06 Atomic Energy Council-Institute Of Nuclear Energy Research Photovoltaic Apparatus
US20130240009A1 (en) * 2012-03-18 2013-09-19 The Boeing Company Metal Dendrite-free Solar Cell
US9105561B2 (en) * 2012-05-14 2015-08-11 The Boeing Company Layered bonded structures formed from reactive bonding of zinc metal and zinc peroxide
US20140102529A1 (en) * 2012-10-17 2014-04-17 Emcore Solar Power, Inc. Solar cell interconnect assembly and method for manufacturing the same
KR101622090B1 (ko) * 2013-11-08 2016-05-18 엘지전자 주식회사 태양 전지
JP6955915B2 (ja) * 2016-08-03 2021-10-27 パナソニック株式会社 太陽電池モジュールおよびその製造方法
CN107591460B (zh) * 2017-09-27 2020-06-09 西安泰力松新材料股份有限公司 一种光伏焊带及其制备方法
CN109873040A (zh) * 2018-12-26 2019-06-11 无锡赛晶太阳能有限公司 一种太阳电池铝背场结构
DE102019101921A1 (de) * 2019-01-25 2020-07-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Verbinden zweier Werkstücke mittels Löten und Vorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Werkstück, welche mittels eines Lots verbunden sind
US11107942B2 (en) * 2019-04-30 2021-08-31 Utica Leaseco, Llc Sputtered then evaporated back metal process for increased throughput
CN111235522A (zh) * 2020-03-17 2020-06-05 西安泰力松新材料股份有限公司 一种采用蒸发镀锡合金生产光伏焊带的方法
US20220199845A1 (en) * 2020-12-18 2022-06-23 The University Of Toledo Architecture for Efficient Monolithic Bifacial Perovskite-CdSeTe Tandem Thin Film Solar Cells and Modules
CN113707738A (zh) * 2021-08-25 2021-11-26 上海晶科绿能企业管理有限公司 一种焊带以及电池片组件

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5282902A (en) * 1991-05-09 1994-02-01 Canon Kabushiki Kaisha Solar cell provided with a light reflection layer
US6469242B1 (en) * 1999-09-01 2002-10-22 Kaneka Corporation Thin-film solar cell module and method of manufacturing the same
CN1498066A (zh) * 2002-10-02 2004-05-19 阿尔卑斯电气株式会社 软钎焊结构及电子部件的软钎焊方法
CN1703782A (zh) * 2002-09-30 2005-11-30 米亚索尔公司 薄膜太阳能电池大规模生产的制造装置与方法
CN101228638A (zh) * 2005-06-17 2008-07-23 澳大利亚国立大学 太阳能电池互连工艺

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4396677A (en) * 1980-10-24 1983-08-02 Josef Intrater Metal, carbon, carbide and other composites thereof
JPS6062166A (ja) * 1983-09-14 1985-04-10 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 光導電材料
JP2729239B2 (ja) * 1990-10-17 1998-03-18 昭和シェル石油株式会社 集積型光起電力装置
JPH11103079A (ja) * 1997-09-26 1999-04-13 Sanyo Electric Co Ltd 集積型光起電力装置の製造方法
EP1039552B1 (en) * 1999-02-25 2010-05-12 Kaneka Corporation Thin-film photoelectric conversion device and sputtering-deposition method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5282902A (en) * 1991-05-09 1994-02-01 Canon Kabushiki Kaisha Solar cell provided with a light reflection layer
US6469242B1 (en) * 1999-09-01 2002-10-22 Kaneka Corporation Thin-film solar cell module and method of manufacturing the same
CN1703782A (zh) * 2002-09-30 2005-11-30 米亚索尔公司 薄膜太阳能电池大规模生产的制造装置与方法
CN1498066A (zh) * 2002-10-02 2004-05-19 阿尔卑斯电气株式会社 软钎焊结构及电子部件的软钎焊方法
CN101228638A (zh) * 2005-06-17 2008-07-23 澳大利亚国立大学 太阳能电池互连工艺

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102806429A (zh) * 2011-05-30 2012-12-05 日立电线株式会社 无Pb焊料、焊料被覆导体以及使用该无Pb焊料的电气部件
CN102806429B (zh) * 2011-05-30 2016-01-20 日立金属株式会社 无Pb焊料、焊料被覆导体以及使用该无Pb焊料的电气部件
CN107516704A (zh) * 2012-05-17 2017-12-26 晶元光电股份有限公司 具有反射电极的发光装置
CN107516704B (zh) * 2012-05-17 2020-02-21 晶元光电股份有限公司 具有反射电极的发光装置
CN104037255A (zh) * 2013-03-05 2014-09-10 安科太阳能股份有限公司 太阳能电池互连组件及其制造方法
CN104037255B (zh) * 2013-03-05 2017-07-18 索埃尔科技公司 太阳能电池互连组件及其制造方法

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Publication number Publication date
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