CN102324442B - 背电极太阳能电池模块及其电极焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露一种背电极太阳能电池模块及其电极焊接方法。该背电极太阳能电池模块包含一基板、形成于该基板上的二太阳能电池单元、一弯曲焊接件。该弯曲焊接件分别焊接于该二太阳能电池单元的电极焊接垫。该弯曲焊接件包含一弯曲部，于该第一电极焊接垫及该第二电极焊接垫之间，该弯曲部平行于该基板弯曲。因此，本发明利用该弯曲部具有的结构上弹性或可容许的变形来释放因电极焊接或后续的压合封装操作而产生的内部应力，解决习知电极焊接件内部残留应力对太阳能电池单元间电连接有害影响的问题。

Description

背电极太阳能电池模块及其电极焊接方法
【技术领域】
本发明关于一种背电极太阳能电池模块及其电极焊接方法，尤指一种采用弯曲的焊接件的背电极太阳能电池模块及其电极焊接方法。
【背景技术】
随着太阳能电池光电转换效率的提升，太阳能电池已足作为电子装置的电源设计选项之一。目前太阳能电池模块通常包含多个形成于一基板上的太阳能电池单元，这些太阳能电池单元需串接以能提供所需的电压及电流。以背电极太阳能电池为例，目前多使用一直条状金属片，设置于相邻太阳能电池单元之间并焊接至该相邻太阳能电池单元的电极焊接垫。由于一般串焊温度可能高达两百多度，金属片焊接至电极焊接垫后再回至室温将于其内部产生残留应力。当此残留应力过大或分布过度不均匀时，则可能产生焊接失效或破片的问题。此外，串焊完后的太阳能电池将进行压合封装以获得保护结构。此时，金属片将承受压力而引起内部应力，此内部应力与前述残留应力交互作用亦可能使焊接失效或破片。
【发明内容】
鉴于先前技术中的问题，本发明的目的之一在于提供一种背电极太阳能电池模块，利用弯曲的焊接件以释放焊接件内部应力，避免电极焊接失效或破片的问题。
本发明的背电极太阳能电池模块包含一基板、一第一太阳能电池单元、一第二太阳能电池单元及一弯曲焊接件。该第一太阳能电池单元形成于该基板上并包含一第一电极焊接垫。该第二太阳能电池单元形成于该基板上并包含一第二电极焊接垫。该弯曲焊接件焊接于该第一电极焊接垫及该第二电极焊接垫。该弯曲焊接件包含一弯曲部，于该第一电极焊接垫及该第二电极焊接垫之间。该弯曲部平行于该基板弯曲。因此，该弯曲部呈现结构上的弹性且能容许较大的变形，使得该弯曲焊接件能释放因电极焊接而产生的内部应力，且该弯曲焊接件对后续的压合封装操作亦能提供较大的制程裕度。
本发明的一目的在于提供一种用于背电极太阳能电池模块的电极焊接方法，利用弯曲的焊接件焊接电极以释放焊接件内部应力，避免电极焊接失效或破片的问题。
本发明的电极焊接方法包含：准备一基板及形成于该基板上之一第一太阳能电池单元及一第二太阳能电池单元，该第一太阳能电池单元包含一第一电极焊接垫，该第二太阳能电池单元包含一第二电极焊接垫；将一弯曲焊接件同时放置于该第一电极焊接垫及该第二电极焊接垫上，该弯曲焊接件包含一弯曲部，于该第一电极焊接垫及该第二电极焊接垫之间，该弯曲部平行于该基板弯曲；以及将该弯曲焊接件同时焊接于该第一电极焊接垫及该第二电极焊接垫。同样的，由于该弯曲部呈现结构上的弹性且能容许较大的变形，故该弯曲焊接件能释放因电极焊接而产生的内部应力，且该弯曲焊接件对后续的封装压合操作亦能提供较大的制程裕度。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
【附图说明】
图1为根据本发明之一较佳实施例的背电极太阳能电池模块的俯视图。
图2为根据一实施例弯曲部呈C形的弯曲焊接件的俯视图。
图3为根据一实施例弯曲部呈折线形的弯曲焊接件的俯视图。
图4为根据一实施例弯曲部呈非直线形的弯曲焊接件的俯视图。
图5为图1中背电极太阳能电池模块的剖面图。
图6为根据另一实施例的背电极太阳能电池模块的剖面图。
图7为根据本发明的另一实施例的背电极太阳能电池模块的剖面图。
图8为根据本发明的用于背电极太阳能电池模块的电极焊接方法的流程图。
图9为根据本发明的一实施例的电极焊接方法的流程图。
图10至图12为本发明的背电极太阳能电池模块根据图9的流程图于不同步骤的剖面图。
【主要组件符号说明】
1、2、3  背电极太阳能电池模块
12  基板                       14、16  太阳能电池单元
18、19  弯曲焊接件             20      背板
22  玻璃                       24、26  封装热熔胶膜
142、162  电极焊接垫           144、164    锡球
182、182a、182b、182c  弯曲部  184、186    焊接部
1842、1862  凹部               1844、1864  通孔
S100、S120～S126、S140～S146   实施步骤
【具体实施方式】
请参阅图1，其为根据本发明之一较佳实施例的背电极太阳能电池模块1的俯视图。背电极太阳能电池模块1包含基板12、多个太阳能电池单元14、16及多个弯曲焊接件18；其中，多个太阳能电池单元14、16以数组排列的方式形成于基板12上，多个弯曲焊接件18用以电连接多个太阳能电池单元14、16。为便于说明，后文仅以多个太阳能电池单元其中相邻的两个太阳能电池单元14、16及多个弯曲焊接件其中位于太阳能电池单元14、16之间之一个弯曲焊接件18为例说明，关于其它的太阳能电池单元及弯曲焊接件的说明亦同，不另赘述。
如图1所示，第一太阳能电池单元14形成于基板12上并包含第一电极焊接垫142，第二太阳能电池单元16形成于基板12上并包含第二电极焊接垫162。弯曲焊接件18包含弯曲部182、第一焊接部184及第二焊接部186。弯曲焊接件18经由第一焊接部184及第二焊接部186分别焊接于第一电极焊接垫142及第二电极焊接垫162。弯曲部182位于第一电极焊接垫142及第二电极焊接垫162之间且平行于基板12弯曲，亦即弯曲部182的弯曲延伸方向平行于基板12。通过弯曲部182可被拉伸、弯曲的特性，弯曲焊接件18内部残留的应力可被释放或减缓；同样地，于后续的压合封装操作中，弯曲焊接件18可能因受力而引起的内部应力或结构变形亦可通过弯曲部182被拉伸或弯曲而被释放或减缓。因此，弯曲焊接件18能始终保持与太阳能电池单元14、16的电连接，并且太阳能电池单元14、16能避免受到弯曲焊接件18的拉扯而造成破片的问题。于本实施例中，弯曲部182呈S形，但本发明不以此为限；于实作上，弯曲部182亦可呈C形(如图2中弯曲部182a)、折线形(如图3中弯曲部182b)、非直线形(如图4中弯曲部182c)或其它可承受拉伸或弯曲的结构形状。
关于弯曲焊接件18与第一电极焊接垫142及第二电极焊接垫162连接结构，请参阅图5，其为背电极太阳能电池模块1的剖面图。于本实施例中，弯曲焊接件18包含第一凹部1842及第二凹部1862，分别对应第一电极焊接垫142及第二电极焊接垫162。第一太阳能电池单元14包含第一锡球144于第一电极焊接垫142上，第二太阳能电池单元16包含第二锡球164于第二电极焊接垫162上；其中，第一凹部1842及第二凹部1862对第一锡球144及第二锡球164具有定位作用，便于弯曲焊接件18准确放置，第一锡球144及第二锡球164分别熔接于第一凹部1842及第二凹部1862内，使得弯曲焊接件18与第一电极焊接垫142及第二电极焊接垫162焊接。补充说明的是，图5显示的锡球144、164为熔融后的情形，于一般实作上，于焊接前，锡球144、164略呈球面，但本发明不以此为限。另外，一般锡球144、164主要使用锡合金制作，为增加弯曲焊接件18的可焊性，弯曲焊接件18可为披覆锡合金的金属带；其中锡合金可为锡铅、锡银、锡银铜或其它适于焊接的合金。再补充说明的是，原则上金属带的披覆层材质与锡球144、164材质相同或易于互溶或反应即可；又，若金属带能与锡球144、164反应(例如形成接口层)，则披覆层可省略。另外，于实作上，凹部1842、1862可利用冲压制程形成，于弯曲焊接件18上相对凹部1842、1862的表面不以完全平整为限。
前述弯曲焊接件18虽利用凹部1842、1862来容置锡球144、164，但本发明不以此为限。请参阅图6，其为根据另一实施例的背电极太阳能电池模块2的剖面图。背电极太阳能电池模块2与背电极太阳能电池模块1不同的处主要在于背电极太阳能电池模块2的弯曲焊接件19包含第一通孔1844及第二通孔1864，分别对应第一电极焊接垫142及第二电极焊接垫162，以分别取代弯曲焊接件18的第一凹部1842及第二凹部1862。于实作上，通孔1844、1864亦可利用冲压制程形成。同样地，第一锡球144及第二锡球164分别熔接于第一通孔1844及第二通孔1864内，使得弯曲焊接件19与第一电极焊接垫142及第二电极焊接垫162焊接。补充说明的是，控制好锡球144、164的量可避免融熔的锡溢出通孔1844、1864。关于弯曲焊接件19的其它说明可参阅前述关于弯曲焊接件18的说明，不再赘述。
一般而言，背电极太阳能电池模块通常包含保护结构。请参阅图7，其为根据本发明的另一实施例的背电极太阳能电池模块3的剖面图。背电极太阳能电池模块3比背电极太阳能电池模块1更包含背板20及玻璃22。背电极太阳能电池模块3以封装热熔胶膜24设置于背板20与太阳能电池单元14、16之间以使背板20与太阳能电池单元14、16黏接。背电极太阳能电池模块3以另一封装热熔胶膜26设置于玻璃22与基板12之间以使玻璃22与基板12黏接。前述黏接可通过压合封装操作完成，其中封装热熔胶膜24、26可由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)或其它高分子热熔胶制成。于本实施例中，基板12与玻璃22均可透光，玻璃22可保护背电极太阳能电池模块3的受光面；背板20可作为背电极太阳能电池模块3的结构支撑。
请参阅图8，其为根据本发明的用于背电极太阳能电池模块的电极焊接方法的流程图。为便于说明，下文将以前述各实施例中背电极太阳能电池模块1、2、3的结构为例说明，关于各构件的说明，请参阅前文，不再赘述。本发明的电极焊接方法首先准备基板12及形成于基板12上的第一太阳能电池单元14及第二太阳能电池单元16，第一太阳能电池单元14包含第一电极焊接垫142，第二太阳能电池单元16包含第二电极焊接垫162，如步骤S100所示；然后将弯曲焊接件18或19放置于第一电极焊接垫142及第二电极焊接垫162上，弯曲焊接件18或19包含弯曲部182，于第一电极焊接垫142及第二电极焊接垫162之间，弯曲部182平行于基板12弯曲，如步骤S120所示；接着将弯曲焊接件18或19焊接于第一电极焊接垫142及第二电极焊接垫162，如步骤S140所示。
关于弯曲焊接件18的焊接操作细部说明请参阅图9，其为根据本发明之一实施例的电极焊接方法的流程图，此流程图基于图8的流程图，故下文主要就不同的处进行说明，其余说明请参阅前述流程图的说明。本发明的电极焊接方法的步骤S120可由下列步骤实施。该电极焊接方法形成第一锡球144于第一电极焊接垫142上及第二锡球164于第二电极焊接垫162上，如步骤S122所示，其完成后的剖面图如图10所示；接着通过第一凹部1842及第二凹部1862分别容置第一锡球144及第二锡球164以将弯曲焊接件18同时放置于第一电极焊接垫142及第二电极焊接垫162上，如步骤S124所示，其完成后的剖面图如图11所示。
此外，本发明的电极焊接方法的步骤S140可由下列步骤实施。该电极焊接方法将封装热熔胶膜24覆盖第一太阳能电池单元14、第二太阳能电池单元16及弯曲焊接件18，如步骤S142所示；将背板20设置于封装热熔胶膜24上，如步骤S144。补充说明的是，保护受光面的玻璃22及用以黏接玻璃22的封装热熔胶膜26，通常亦一并于前述步骤中设置，其设置完成后的剖面图如图12所示。该电极焊接方法接着对封装热熔胶膜24加热，以使封装热熔胶膜24软化而能将背板20与第一太阳能电池单元14及第二太阳能电池单元16黏接，并使弯曲焊接件18同时焊接于第一电极焊接垫142及第二电极焊接垫162，如步骤S146所示；其中第一锡球144及第二锡球164分别熔接于第一凹部1842及第二凹部1862内。当玻璃22一并设置时，封装热熔胶膜26亦被加热以将玻璃22与基板12黏接，其完成后的剖面图如图7所示。
补充说明的是，前述步骤S142～S146可于一压合机内实施。其中步骤S142、S144可于真空环境下实施，步骤S146于常压下实施。步骤S146中加热温度视封装热熔胶膜24、26的材质而定，以EVA而言，加热温度约为摄氏150度，但本发明不以此为限。此外，于本实施例中，锡球144、164选用适当材质制作以使其于前述加热温度及承受其它构件(如背板20)施加力量的条件下即可发挥焊接功能，故本发明的电极焊接方法可免去传统使用串焊机进行的串焊操作，进而避免因串焊操作而造成破片的问题。另外，相较于先前技术，本发明的背电极太阳能电池模块于压合封装操作前，弯曲焊接件18尚未固定，故能配合背板20的放置操作做些许的位置调整，进而能减少焊接后于弯曲焊接件18内的残留应力；又，此残留应力大部分可通过弯曲焊接件18的弯曲部182的变形进行释放，进一步减少残留应力对电连接及太阳能电池单元14、16结构上的影响。并且，背电极太阳能电池模块于完成后，仍能通过弯曲焊接件18的弯曲部182减少因后续使用上可能引起的残留应力，例如操作环境温差造成的冷缩热胀、产品组装时的施力、维修操作等。
再补充说明的是，关于弯曲焊接件19的焊接操作细部说明，其与前述关于弯曲焊接件18的焊接操作细部说明大致相同，故以下主要就不同的处进行说明，其它说明请直接参阅关于前弯曲焊接件18的说明，不另赘述。请参阅图9及图6，由于弯曲焊接件19以第一通孔1844及一第二通孔1864分别取代弯曲焊接件18的第一凹部1842及第二凹部1862，故于步骤S 124中，该电极焊接方法改通过第一通孔1844及第二通孔1864分别容置第一锡球144及第二锡球164以将弯曲焊接件19放置于第一电极焊接垫142及第二电极焊接垫162上。并且，于步骤S146中，第一锡球144及第二锡球164分别熔接于第一通孔1844及第二通孔1864内。
如前说明，本发明的背电极太阳能电池模块及电极焊接方法利用弯曲的焊接件的弯曲结构以释放焊接件内部应力，此内部应力无论是因焊接操作引起的应力或是后续制程引起的、抑或是使用上引起的，该弯曲焊接件的弯曲部对此内部应力均具有一定程度上的减缓效果。因此，本发明利用焊接件的弯曲部具有的结构上弹性或可容许的变形以能提供太阳能电池单元间稳定的电连接结构，避免焊接失效或破片问题，并能增加制程参数上的裕度，进一步提升良率；此外，于产品使用上，弯曲部仍能发挥减缓应力残留的功能，进而延长产品使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种用于背电极太阳能电池模块的电极焊接方法，包含下列步骤：
(a)准备一基板及形成于该基板上的一第一太阳能电池单元及一第二太阳能电池单元，该第一太阳能电池单元包含一第一电极焊接垫，该第二太阳能电池单元包含一第二电极焊接垫；
(b)将一弯曲焊接件放置于该第一电极焊接垫及该第二电极焊接垫上，该弯曲焊接件包含一弯曲部，于该第一电极焊接垫及该第二电极焊接垫之间，该弯曲部平行于该基板弯曲；以及
(c)将该弯曲焊接件焊接于该第一电极焊接垫及该第二电极焊接垫；
其中，所述步骤(c)由下列步骤实施：
(c1)将一封装热熔胶膜覆盖该第一太阳能电池单元、该第二太阳能电池单元及该弯曲焊接件；
(c2)将一背板设置于该封装热熔胶膜上；以及
(c3)对该封装热熔胶膜加热，以使该封装热熔胶膜将该背板与该第一太阳能电池单元及该第二太阳能电池单元黏接，并使该弯曲焊接件同时焊接于该第一电极焊接垫及该第二电极焊接垫。
2.根据权利要求1所述的电极焊接方法，其特征在于，该弯曲焊接件包含一第一凹部及一第二凹部，步骤(b)由下列步骤实施：
(b1)形成一第一锡球于该第一电极焊接垫上及一第二锡球于该第二电极焊接垫上；以及
(b2)通过该第一凹部及该第二凹部分别容置该第一锡球及该第二锡球以将该弯曲焊接件同时放置于该第一电极焊接垫及该第二电极焊接垫上。
3.根据权利要求2所述的电极焊接方法，其特征在于，于步骤(c)中，该第一锡球及该第二锡球分别熔接于该第一凹部及该第二凹部内。
4.根据权利要求1所述的电极焊接方法，其特征在于，该封装热熔胶膜系乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)制成，步骤(c1)及步骤(c2)于真空环境下实施，步骤(c3)于常压下实施。
5.根据权利要求1所述的电极焊接方法，其特征在于，该弯曲焊接件包含一第一通孔及一第二通孔，步骤(b)由下列步骤实施：
(b1)形成一第一锡球于该第一电极焊接垫上及一第二锡球于该第二电极焊接垫上；以及
(b2)通过该第一通孔及该第二通孔分别容置该第一锡球及该第二锡球以将该弯曲焊接件同时放置于该第一电极焊接垫及该第二电极焊接垫上。
6.根据权利要求5所述的电极焊接方法，其特征在于，于步骤(c)中，该第一锡球及该第二锡球分别熔接于该第一通孔及该第二通孔内。
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